مطالعه آزمايشگاهي وقوع انسداد در ورودي آبگذر جاده در جريان شبه‌ماندگار

Laboratory Study of Blockage at the Entrance of Box Culverts under Unsteady Flow Conditions

آبگذر جاده از سازه ­هاي مهم در انتقال آب از زير جاده ­ها در حوضه­ هاي آبخيز مي­ باشد. يكي از معضلات جدي در طراحي و بهره­ برداري از آبگذرهاي جاده، پديده‌ي انسداد يا گرفتگي مجراي آبگذر توسط بقاياي چوبي مي­باشد كه تاكنون چندان مورد بررسي قرار نگرفته است. در اين تحقيق آزمايشگاهي، پديده انسداد حاصل از تجمع اجسام شناور چوبي در ورودي كالورت جعبه‌اي مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين تأثير پارامتر‌هايي، مانند سرعت جريان، زمان و عمق جريان ورودي به داخل آبگذر بر پديده‌ي انسداد مطالعه شده است. مشاهدات آزمايشگاهي نشان داد كه هرچه فاصله‌ي زماني بين ورود اجسام شناور چوبي به داخل آب كمتر باشد، ميزان انسداد افزايش مي‌يابد. همچنين بيشينه انسداد در شاخه‌ي نزولي هيدروگراف و در آخرين گام زماني اتفاق افتاده است. همچنين با تحليل نتايج آزمايشگاهي نسبت بي بعد هر يك از پارامترها در مقابل انسداد تشكيل شده در ورودي كالورت جعبه‌اي بررسي و مشخص شد، پارامتر T* كه در آن مدت زمان اندازه گيري شده از شروع آزمايش تعيين مي­شود، رابطه ­اي خطي با انسداد اتفاق افتاده در ورودي كالورت داشته و مؤثرترين پارامتر تعيين شده توسط نرم افزار SPSS مي­باشد.در پايان رابطه بدون بعدي براي محاسبه ميزان انسداد بر اساس تابعي از پارامترهاي موثر ارائه شده است.

Culverts are important structure to convey water under roads and rail roads. Blockage or clogging of drainage channels by woody debris is one of the serious problems in the design and operation of road culverts that has not been studied well. In this laboratory study, the entrance blockage of a box culvert model due to the accumulation of woody floating objects is investigated. Also, the influence of hydraulic and geometric parameters such as flow velocity, elapsed timeand the entrance flow depth in the culvert were studied. Laboratory observations showed that the entrance blockage increases as the interval time between the arrivals of woody floating objects reduces. The maximum blockage occurred in the falling limb of the hydrograph and the last time step. Using the experimental results and dimensional analysis, some dimensionless parameters are reported and their variations against the culvert entrance blockage are evaluated. The most effective parameters are identified using statistical analysis with SPSS software. Finally, a non-dimensional linear relationship is derived to determine the percentage of blockage as a function of the effective parameters.